(57)【要約】  対向する陽極（２０）と陰極（６０）との間に、陽極（２０）側から、発光層（４０）と、電子輸送帯域（５０）と、をこの順に備え、電子輸送帯域（５０）内に、発光層（４０）に隣接して障壁層（５１）が設けられ、障壁層（５１）は、縮合系炭化水素化合物と電子供与性ドーパント及びアルカリ金属を含む有機金属錯体の少なくともいずれか一方から選ばれる化合物とを含み、縮合系炭化水素化合物の３重項エネルギーが２．０ｅＶ以上であることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
2012008331.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向する陽極と陰極との間に、前記陽極側から、発光層と、電子輸送帯域と、をこの順に備え、
前記電子輸送帯域内に、前記発光層に隣接して障壁層が設けられ、
前記障壁層は、縮合系炭化水素化合物と、電子供与性ドーパント及びアルカリ金属を含む有機金属錯体の少なくともいずれか一方から選ばれる化合物と、を含み、
前記縮合系炭化水素化合物の３重項エネルギーが２．０ｅＶ以上である
ことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項２】
対向する陽極と陰極との間に、前記陽極側から、発光層と、電子輸送帯域と、をこの順に備え、
前記電子輸送帯域内に、前記発光層に隣接して障壁層が設けられ、
前記障壁層は、前記発光層側から順に積層される第一有機薄膜層及び第二有機薄膜層を備え、
前記第一有機薄膜層は、縮合系炭化水素化合物からなり、
前記第二有機薄膜層は、前記縮合系炭化水素化合物と、電子供与性ドーパント及びアルカリ金属を含む有機金属錯体の少なくともいずれか一方から選ばれる化合物と、を含み、
前記縮合系炭化水素化合物の３重項エネルギーが２．０ｅＶ以上である
ことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項３】
前記電子供与性ドーパントは、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、アルカリ金属化合物からなる群より選ばれた少なくとも１種の化合物である
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項４】
前記アルカリ金属化合物は、アルカリ金属の酸化物、アルカリ金属のハロゲン化物、アルカリ土類金属の酸化物、アルカリ土類金属のハロゲン化物、希土類金属の酸化物、及び希土類金属のハロゲン化物からなる群より選ばれた少なくとも１種の化合物である
ことを特徴とする請求項３に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項５】
前記発光層が、ホストと主ピーク波長が５５０ｎｍ以下の蛍光型発光を示すドーパントとを含む
ことを特徴とする請求項１〜４までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項６】
前記蛍光型発光を示すドーパントの３重項エネルギー（ＥＴｄ（Ｆ））が、前記ホストの３重項エネルギー（ＥＴｈ）より大きい
ことを特徴とする請求項５に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項７】
前記縮合系炭化水素化合物の３重項エネルギーが、前記蛍光型発光を示すホストの３重項エネルギー（ＥＴｈ）より大きい
ことを特徴とする請求項６に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項８】
前記発光層が、ホストと燐光型発光を示すドーパントとを含む
ことを特徴とする請求項１〜４までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項９】
前記縮合系炭化水素化合物の３重項エネルギーが、前記燐光型発光を示すドーパントの３重項エネルギー（ＥＴｄ（Ｐ））より大きい
ことを特徴とする請求項８に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１０】
前記縮合系炭化水素化合物は、下記式（１）〜式（４）のいずれかで表される
ことを特徴とする請求項１〜９までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化１】
2012008331.tif 000031
（式（１）〜式（４）中、Ａｒ１〜Ａｒ５は、置換基を有しても良い環形成炭素数が４から１６の縮合環構造を表す。）
【請求項１１】
前記アルカリ金属を含む有機金属錯体が、下記式（１０）から式（１２）までのいずれかで表される化合物である
ことを特徴とする請求項１から請求項１０までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化２】
2012008331.tif 000032
（式（１０）〜式（１２）中、Ｍは、アルカリ金属原子を表す。）
【請求項１２】
前記障壁層と前記陰極との間に、前記電子供与性ドーパント及び前記アルカリ金属を含む有機金属錯体の少なくともいずれか一方から選ばれる化合物からなる層を含む
ことを特徴とする請求項１から請求項１１までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１３】
前記電子輸送帯域内であって、前記縮合系炭化水素化合物と、前記電子供与性ドーパント及び前記アルカリ金属を含む有機金属錯体の少なくともいずれか一方から選ばれる化合物とを含む層において、
前記縮合系炭化水素化合物と、前記電子供与性ドーパント及び前記アルカリ金属を含む有機金属錯体の少なくともいずれか一方から選ばれる化合物とを、質量比３０：７０から７０：３０までの範囲で含む
ことを特徴とする請求項１から請求項１２までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、有機ＥＬ素子とも称する。）に電圧を印加すると、陽極から正孔が、また陰極から電子が注入され、発光層においてこれらが再結合し励起子を形成する。このとき、電子スピンの統計則により、１重項励起子と３重項励起子とが２５％：７５％の割合で生成される。このうち１重項励起子からの発光が「蛍光型」、３重項励起子からの発光が「燐光型」に分類される。蛍光型の発光においては１重項励起子による発光のみが用いられると考えられていたため、内部量子効率は２５％が限界と考えられてきた。
一方、燐光型は、１重項励起子エネルギーも発光分子内部のスピン転換により３重項励起子へ変換されるため、原理的には１００％近い内部発光効率が得られると期待されている。そのため、２０００年にＦｏｒｒｅｓｔらによりＩｒ錯体を用いた燐光型発光素子が発表されて以来、有機ＥＬ素子の高効率化技術として燐光型発光素子が注目されている。
しかしながら、青色発光に関しては燐光型発光素子の寿命に問題があり、実用化の目処が立っていない。したがって、携帯電話やテレビ等のフルカラーディスプレイ等の３色塗り分け素子においては、蛍光型発光素子及び燐光型発光素子を組み合わせる技術が求められている。
蛍光型の高効率化技術に関しては、これまで有効活用されていなかった３重項励起子から発光を取出す技術が開示されている。例えば非特許文献１では、アントラセン系化合物をホスト材料に用いたノンドープ素子を解析し、メカニズムとして、発光層内で二つの３重項励起子が衝突融合することにより１重項励起子が生成されている様子が遅延蛍光として観測されている。しかしながら、３重項励起子から効率よく発光を取出すための素子設計については、研究課題として残っていた。【０００３】
このような研究課題に対して、種々の検討がなされている。
特許文献１は、蛍光型発光の有機ＥＬ素子において、アントラセン骨格を持つ電子輸送材料にＬｉやＮａに代表される金属原子等を還元性ドーパントとして混合した電子注入域を設けることで、有機ＥＬ素子の駆動電圧の低減、発光輝度の向上や長寿命化を図る技術について開示する。窒素原子を含まない芳香族化合物が有する芳香族環を、効率的に還元し、アニオン状態とすることによって、電子注入域は、優れた電子注入性を得るとともに、隣接する発光域の構成材料との反応が抑制される。
特許文献２は、アントラセン骨格またはテトラセン骨格を持つ縮合系炭化水素化合物に、リチウムキノリノラート（Ｌｉｑ）などのアルカリ金属を含む有機金属錯体を混合した電子輸送層を備えた蛍光型発光の有機ＥＬ素子を開示する。縮合系炭化水素化合物は、酸化、及び還元に対して安定であるため、従来の素子に比べて素子が長寿命化することが知られている。
特許文献３及び特許文献４は、蛍光型発光の有機ＥＬ素子において、ＢＣＰ（バソクプロイン）やＢＰｈｅｎ等のフェナントロリン誘導体を、発光層と電子輸送層の間に正孔障壁層として使用することにより、素子寿命を向上させる技術を開示する。これによって、発光層から電子輸送層側へ漏れ出す正孔がブロックされ、正孔耐久性の低い電子輸送層の劣化が防止される。
一方、特許文献５は、燐光型発光の有機ＥＬ素子において３重項エネルギーが大きい縮合系炭化水素化合物を正孔障壁層に用いることで、正孔障壁層に隣接して積層される電子輸送層側への３重項励起子の拡散を防ぎ、かつ長寿命化する技術を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３２６６５７３号公報
【特許文献２】特開２００９−１７７１２８号公報
【特許文献３】特開平１０−７９２９７号公報
【特許文献４】特開２００２−１００４７８号公報
【特許文献５】特開２００９−１４７３２４号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Ｄ．Ｙ．Ｋｏｎｄａｋｏｖ，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，Ｖｏｌ．１０２，ｐ．１１４５０４（２００７）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、蛍光型発光の有機ＥＬ素子を開示する特許文献１、及び特許文献２は、縮合系炭化水素化合物にアントラセンやテトラセン骨格を有する３重項エネルギーの小さい電子輸送材料を使用しており、後述するＴＴＦ現象（Ｔｒｉｐｌｅｔ−Ｔｒｉｐｌｅｔ  Ｆｕｓｉｏｎ＝ＴＴＦ現象、と呼ぶ）による発光効率の効果的な向上を達成できていない。
また、特許文献３、４は、ＢＣＰ（バソクプロイン）やＢＰｈｅｎ等のフェナントロリン誘導体を正孔障壁材料として使用しているが、フェナントロリン誘導体は正孔に対して脆弱性、つまりは酸化しやすい材料である事から、耐久性に劣り、素子の長寿命化という観点では性能が不十分である。さらに、発光層と電子輸送層の間に正孔障壁層を挿入させて発光効率を高める技術は、必然的に有機ＥＬ素子の積層構造をより多層化させる。積層構造の多層化は、有機ＥＬ素子製造のプロセスアップ（製造工程の増加）を招いている。
特許文献５は、燐光型発光の有機ＥＬ素子における正孔障壁層に３重項エネルギーの大きい縮合系炭化水素化合物を用いるが、この縮合系炭化水素化合物とは異なる化合物で構成される電子注入層を陰極と正孔層障壁層との間に設けており、有機ＥＬ素子製造のプロセスアップを招いている。【０００７】
本発明の目的は、高効率、かつ長寿命でありながら簡略な工程で製造できる有機エレクトロルミネッセンス素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、対向する陽極と陰極との間に、前記陽極側から、発光層と、電子輸送帯域と、をこの順に備え、前記電子輸送帯域内に、前記発光層に隣接して障壁層が設けられ、前記障壁層は、縮合系炭化水素化合物と、電子供与性ドーパント及びアルカリ金属を含む有機金属錯体の少なくともいずれか一方から選ばれる化合物と、を含み、前記縮合系炭化水素化合物の３重項エネルギーが２．０ｅＶ以上であることを特徴とする。【０００９】
また、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、対向する陽極と陰極との間に、前記陽極側から、発光層と、電子輸送帯域と、をこの順に備え、前記電子輸送帯域内に、前記発光層に隣接して障壁層が設けられ、前記障壁層は、前記発光層側から順に積層される第一有機薄膜層及び第二有機薄膜層を備え、前記第一有機薄膜層は、縮合系炭化水素化合物からなり、前記第二有機薄膜層は、前記縮合系炭化水素化合物と、電子供与性ドーパント及びアルカリ金属を含む有機金属錯体の少なくともいずれか一方から選ばれる化合物と、を含み、前記縮合系炭化水素化合物の３重項エネルギーが２．０ｅＶ以上であることを特徴とする。【００１０】
本発明において、前記電子供与性ドーパントは、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、アルカリ金属化合物からなる群より選ばれた少なくとも１種の化合物であることが好ましい。【００１１】
本発明において、前記アルカリ金属化合物は、アルカリ金属の酸化物、アルカリ金属のハロゲン化物、アルカリ土類金属の酸化物、アルカリ土類金属のハロゲン化物、希土類金属の酸化物、及び希土類金属のハロゲン化物からなる群より選ばれた少なくとも１種の化合物であることが好ましい。【００１２】
本発明において、前記発光層が、ホストと主ピーク波長が５５０ｎｍ以下の蛍光型発光を示すドーパントとを含むことが好ましい。【００１３】
本発明において、前記蛍光型発光を示すドーパントの３重項エネルギー（ＥＴｄ（Ｆ））が、前記ホストの３重項エネルギー（ＥＴｈ）より大きいことが好ましい。【００１４】
本発明において、前記縮合系炭化水素化合物の３重項エネルギーが、前記蛍光型発光を示すホストの３重項エネルギー（ＥＴｈ）より大きいことが好ましい。【００１５】
本発明において、前記発光層が、ホストと燐光型発光を示すドーパントとを含むことが好ましい。【００１６】
本発明において、前記縮合系炭化水素化合物の３重項エネルギーが、前記燐光型発光を示すドーパントの３重項エネルギー（ＥＴｄ（Ｐ））より大きいことが好ましい。【００１７】
本発明において、前記縮合系炭化水素化合物は、下記式（１）〜式（４）のいずれかで表されることが好ましい。【００１８】
【化１】
2012008331.tif 000003
【００１９】
（式（１）〜式（４）中、Ａｒ１〜Ａｒ５は、置換基を有しても良い環形成炭素数が４から１６の縮合環構造を表す。）【００２０】
本発明において、前記アルカリ金属を含む有機金属錯体が、下記式（１０）から式（１２）までのいずれかで表される化合物であることが好ましい。【００２１】
【化２】
2012008331.tif 000004
【００２２】
（式（１０）〜式（１２）中、Ｍは、アルカリ金属原子を表す。）【００２３】
本発明において、前記障壁層と前記陰極との間に、前記電子供与性ドーパント及び前記アルカリ金属を含む有機金属錯体の少なくともいずれか一方から選ばれる化合物からなる層を含むことが好ましい。【００２４】
本発明において、前記電子輸送帯域内であって、前記縮合系炭化水素化合物と、前記電子供与性ドーパント及び前記アルカリ金属を含む有機金属錯体の少なくともいずれか一方から選ばれる化合物とを含む層において、前記縮合系炭化水素化合物と、前記電子供与性ドーパント及び前記アルカリ金属を含む有機金属錯体の少なくともいずれか一方から選ばれる化合物とを、質量比３０：７０から７０：３０までの範囲で含むことが好ましい。【００２５】
本発明によれば、高効率、かつ長寿命でありながら簡略な工程で製造できる有機エレクトロルミネッセンス素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る有機エレクトロルミネッセンス素子の一例を示す図。
【図２】第１実施形態に係る有機エレクトロルミネッセンス素子の発光層及び電子輸送帯域における３重項エネルギーの関係を示す図。
【図３】本発明の第２実施形態に係る有機エレクトロルミネッセンス素子の一例を示す図。
【図４】本発明の第３実施形態に係る有機エレクトロルミネッセンス素子の一例を示す図。
【図５】本発明の第４実施形態に係る有機エレクトロルミネッセンス素子の一例を示す図。
【図６】本発明の第５実施形態に係る有機エレクトロルミネッセンス素子の一例を示す図。
【図７】第５実施形態に係る有機エレクトロルミネッセンス素子の第三発光層及び電子輸送帯域における３重項エネルギーの関係を示す図。
【図８】本発明の第６実施形態に係る有機エレクトロルミネッセンス素子の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本発明の有機ＥＬ素子の内、蛍光型発光有機ＥＬ素子においては、ＴＴＦ現象を利用することによって、高い発光効率が得られる。そこで、本発明で利用するＴＴＦ現象について簡単に説明する。
【００２８】
これまでに、有機物内部で生成した３重項励起子の挙動が理論的に調べられている。Ｓ．Ｍ．Ｂａｃｈｉｌｏらによれば（Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｅｍ．Ａ，１０４，７７１１（２０００））、５重項等の高次の励起子がすぐに３重項に戻ると仮定すると、３重項励起子（以下、３Ａ＊と記載する）の密度が上がってきたとき、３重項励起子同士が衝突し下記式のような反応が起きる。ここで、１Ａは基底状態、１Ａ＊は最低励起１重項励起子を表す。
３Ａ＊＋３Ａ＊→（４／９）１Ａ＋（１／９）１Ａ＊＋（１３／９）３Ａ＊
即ち、５３Ａ＊→４１Ａ＋１Ａ＊となり、当初生成した７５％の３重項励起子のうち、１／５即ち２０％が１重項励起子に変化することが予測されている。従って、光として寄与する１重項励起子は、当初生成する２５％分に７５％×（１／５）＝１５％を加えた４０％ということになる。
即ち、３重項励起子由来の１重項励起子の発光を利用することで、従来の蛍光素子の内部量子効率の理論限界値である２５％を超える蛍光発光素子を実現することが可能であることがわかる。本発明では、上述するＴＴＦ現象を効果的に引き起こすための蛍光型発光有機ＥＬ素子を提供するものである。
なお、ＴＴＦ現象による効果は、蛍光型発光有機ＥＬ素子の内、青色蛍光素子において、最もその効果を発揮するものである。また、本発明で提供する電子輸送帯域の構成は、青色蛍光素子においてＴＴＦ現象を効果的に発現すると共に、燐光型発光素子においても励起子障壁層としての機能を発揮するものである。そのため、該電子輸送帯域の構成は、青色、緑色、赤色の塗りわけを行う有機ＥＬ素子において、オール蛍光素子、蛍光・燐光ハイブリッド素子のどちらにおいても共通の電子輸送帯域として利用することができる。
【００２９】
以下、本発明の実施形態について説明する。
〔第１実施形態〕
＜有機ＥＬ素子の構成＞
図１に示す有機ＥＬ素子１においては、基板１０上に、陽極２０、正孔輸送帯域３０、発光層４０、電子輸送帯域５０、及び陰極６０が、この順に積層されている。
【００３０】
（電子輸送帯域、障壁層）
電子輸送帯域５０内には、障壁層５１が発光層４０に隣接して設けられている。障壁層５１は、後述するように発光層４０で生成する３重項励起子が電子輸送帯域５０へエネルギー移動することを防止し、３重項励起子を発光層４０内に閉じ込めることによって、発光層４０内の３重項励起子の密度を高める機能を有する。
障壁層５１は、縮合系炭化水素化合物と、電子供与性ドーパント及びアルカリ金属を含む有機金属錯体の少なくともいずれか一方から選ばれる化合物とを含む。ここで、障壁層５１は、縮合系炭化水素化合物と、電子供与性ドーパント及びアルカリ金属を含む有機金属錯体の少なくともいずれか一方から選ばれる化合物とを、質量比３０：７０から７０：３０までの範囲で含むことが好ましい。
前記混合比において縮合系炭化水素化合物の含有量が少ない場合には、有機ＥＬ素子寿命が短くなる問題点がある。また、前記混合比において電子供与性ドーパント又はアルカリ金属を含む有機金属錯体の含有量が少ない場合には有機ＥＬ素子の駆動電圧が上昇する問題点がある。
即ち、第１実施形態の電子輸送帯域は、通常の電子輸送層と比較して、
（１）陰極からの電子注入機能、
（２）隣接する発光層が蛍光素子である場合にはＴＴＦ現象を発現するための３重項エネルギーの障壁機能、
（３）隣接する発光層が燐光素子である場合には、燐光発光のエネルギーの拡散を防止する機能
を有している。
また、縮合系炭化水素化合物を主たる構成材料としているため、発光層から進入する正孔に対する耐久性及び障壁機能が、含窒素環を電子輸送層に用いた素子に比べて高いと考えられる。
なお、本発明で障壁層と呼ぶ場合には、上記（２）の機能と上記（３）の機能とを有する有機層であり、正孔障壁層や電荷障壁層とはその機能を異にするものである。
【００３１】
障壁層５１に含まれる縮合系炭化水素化合物の３重項エネルギー（ＥＴｅ）は、２．０ｅＶ以上である。このように、２．０ｅＶ以上の３重項エネルギーを有する縮合系炭化水素化合物を障壁層５１に用いることで、発光層４０で生成する３重項励起子の電子輸送帯域５０へのエネルギー移動を適切に防止できる。
例えば、有機ＥＬ素子１が蛍光発光型青色素子であって、青色蛍光素子において最も有力なホスト材料であるアントラセン誘導体（３重項エネルギーが１．８ｅＶ程度）又はピレン誘導体（３重項エネルギーが１．９ｅＶ程度）が用いられた場合や、有機ＥＬ素子１が燐光型赤色発光素子であって、燐光発光性のドーパントの３重項エネルギーが２．０ｅＶ未満の化合物が用いられる場合には、後述する理由から、３重項励起子のエネルギー移動を適切に防止できる。例えば、一般的な赤燐光材料の３重項エネルギーは２．０ｅＶ程度であるので、２．０ｅＶ以上の３重項エネルギーを有する縮合系炭化水素化合物を障壁層５１に用いることによって、効果的に３重項励起子のエネルギー移動を適切に防止できる。
なお、本発明で３重項エネルギーは、最低励起３重項状態におけるエネルギーと基底状態におけるエネルギーとの差をいい、１重項エネルギーは（エネルギーギャップという場合もある）、最低励起１重項状態におけるエネルギーと基底状態におけるエネルギーとの差をいう。
【００３２】
・縮合系炭化水素化合物
障壁層５１に含まれる縮合系炭化水素化合物としては、上記式（１）〜式（４）のいずれかで表されることが好ましい。
上記式（１）〜式（４）中、Ａｒ１〜Ａｒ５は、置換基を有しても良い環形成炭素数が４から１６の縮合環構造を表す。Ａｒ１〜Ａｒ５としては、例えば、フェナントレン環、ベンゾフェナントレン環、ジベンゾフェナントレン環、クリセン環、ベンゾクリセン環、ジベンゾクリセン環、フルオランテン環、ベンゾフルオランテン環、トリフェニレン環、ベンゾトリフェニレン環、ジベンゾトリフェニレン環、ピセン環、ベンゾピセン環、及びジベンゾピセン環が挙げられる。
また、Ａｒ１〜Ａｒ５において有しても良い置換基としては、ハロゲン原子、オキシ基、アミノ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルコキシカルボニル基、又は、複素環基が挙げられる。
【００３３】
上記縮合系炭化水素化合物は、縮合環にヘテロ原子を含まないため、従来のフェナントロリン誘導体のようなヘテロ原子を含む電子輸送性の材料に比べて、酸化及び還元に対する耐性に優れる。そのため、有機ＥＬ素子１の長寿命化を図ることができる。
【００３４】
・電子供与性ドーパント
電子供与性ドーパントは、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、アルカリ金属の酸化物、アルカリ金属のハロゲン化物、アルカリ土類金属の酸化物、アルカリ土類金属のハロゲン化物、希土類金属の酸化物、及び希土類金属のハロゲン化物からなる群より選ばれた少なくとも１種の化合物が用いられる。
アルカリ金属としては、例えば、
Ｌｉ（リチウム、  仕事関数：２．９３ｅＶ）、
Ｎａ（ナトリウム、仕事関数：２．３６ｅＶ）、
Ｋ  （カリウム、  仕事関数：２．３ｅＶ）、
Ｒｂ（ルビジウム、仕事関数：２．１６ｅＶ）、及び
Ｃｓ（セシウム、  仕事関数：１．９５ｅＶ）
が挙げられる。なお、括弧内の仕事関数の値は、化学便覧（基礎編ＩＩ，１９８４年，Ｐ．４９３，日本化学会編）に記載されたものであり、以下同様である。
また、好ましいアルカリ土類金属としては、例えば、
Ｃａ（カルシウム、    仕事関数：２．９ｅＶ）、
Ｍｇ（マグネシウム、  仕事関数：３．６６ｅＶ）、
Ｂａ（バリウム、      仕事関数：２．５２ｅＶ）、及び
Ｓｒ（ストロンチウム、仕事関数：２．０〜２．５ｅＶ）
が挙げられる。なお、ストロンチウムの仕事関数の値は、フィジィックス・オブ・セミコンダクターデバイス（Ｎ．Ｙ．ワイロー，１９６９年，Ｐ．３６６）に記載されたものである。
また、好ましい希土類金属としては、例えば、
Ｙｂ（イッテルビウム、仕事関数：２．６ｅＶ）、
Ｅｕ（ユーロビウム、  仕事関数：２．５ｅＶ）、
Ｇｄ（ガドニウム、    仕事関数：３．１ｅＶ）、及び
Ｅｎ（エルビウム、    仕事関数：２．５ｅＶ）
が挙げられる。
また、アルカリ金属酸化物としては、例えば、Ｌｉ２Ｏ、ＬｉＯ、及びＮａＯが挙げられる。
また、好ましいアルカリ土類金属酸化物としては、例えば、ＣａＯ、ＢａＯ、ＳｒＯ、ＢｅＯ、及びＭｇＯが挙げられる。
また、アルカリ金属のハロゲン化物としては、例えば、ＬｉＦ、ＮａＦ、ＣｓＦ、及びＫＦといったフッ化物のほかに、ＬｉＣｌ、ＫＣｌ、及びＮａＣｌといった塩化物が挙げられる。
また、好ましいアルカリ土類金属のハロゲン化物としては、例えば、ＣａＦ２、ＢａＦ２、ＳｒＦ２、ＭｇＦ２、及びＢｅＦ２といったフッ化物や、フッ化物以外のハロゲン化物が挙げられる。
【００３５】
・アルカリ金属を含む有機金属錯体
アルカリ金属を含む有機金属錯体は、上記式（１０）から式（１２）までのいずれかで表される化合物であることが好ましい。
上記式（１０）〜式（１２）中、Ｍは、アルカリ金属原子を表す。アルカリ金属は、上記電子供与性ドーパントで説明したものと同義である。
【００３６】
上記縮合系炭化水素化合物には電子注入性が無いため、上記縮合系炭化水素化合物のみを電子輸送帯域５０に用いた場合には、陰極６０から電子輸送帯域５０への電子注入が起こらない。
これに対して、障壁層５１は、上記縮合系炭化水素化合物と、上記電子供与性ドーパント及び上記アルカリ金属を含む有機金属錯体の少なくともいずれか一方から選ばれる化合物とを含むことで、陰極６０から電子輸送帯域５０への電子注入が可能となる。
さらに、別の材料からなる電子輸送層を電子輸送帯域５０と陰極との間に形成する必要が無いので、製造工程が簡略となる。
【００３７】
（発光層）
発光層４０は、ホストとドーパントとを含む。ドーパントとしては、蛍光型発光を示すドーパント又は燐光型発光を示すドーパントから選ばれる。
【００３８】
・蛍光発光性ドーパント
蛍光型の発光を示すドーパント（以下、蛍光発光性ドーパントと称する場合がある。）としては、主ピーク波長が５５０ｎｍ以下であることが好ましい。本発明における主ピーク波長とは、当該蛍光型発光を示すドーパント濃度が１０−５〜１０−６モル／リットルのトルエン溶液中で測定した発光スペクトラムにおける、発光強度が最大となる発光スペクトルのピーク波長をいう。
蛍光発光性ドーパントとしては、フルオランテン誘導体、ピレン誘導体、アリールアセチレン誘導体、フルオレン誘導体、硼素錯体、オキサジアゾール誘導体、アントラセン誘導体から選ばれる。好ましくは、フルオランテン誘導体、ピレン誘導体、硼素錯体、より好ましくは、フルオランテン誘導体、硼素錯体、から選ばれる。
【００３９】
発光層４０に、ホストと蛍光発光性ドーパントとを含む場合、図２において、陽極２０から注入された正孔は、正孔輸送帯域３０を通して発光層４０へ注入される。また、陰極６０から注入された電子は、電子輸送帯域５０を通して発光層４０へ注入される。その度、発光層４０で正孔と電子とが再結合し、１重項励起子及び３重項励起子が生成される。再結合は、ホスト分子上で起こる場合と、ドーパント分子上で起こる場合の２通りがある。本実施形態では、蛍光発光性ドーパントの３重項エネルギーＥＴｄ（Ｆ）を、ホストの３重項エネルギーＥＴｈよりも大きくするのが好ましい。
このＥＴｄ（Ｆ）がＥＴｈより大きいという関係を満たすことにより、ホスト上で再結合し発生した３重項励起子は、より高い３重項エネルギーを持つドーパントにエネルギー移動しない。また、ドーパント分子上で再結合し発生した３重項励起子は、速やかにホスト分子にエネルギー移動する。すなわち、ホストの３重項励起子がドーパントに移動することなくＴＴＦ現象によって効率的にホスト上で３重項励起子同士が衝突することで、１重項励起子が生成される。
さらに、蛍光発光性ドーパントの１重項エネルギーＥＳｄが、ホストの１重項エネルギーＥＳｈよりも小さくなるように発光層４０を構成すると、ＴＴＦ現象によって生成された１重項励起子は、ホストからドーパントへエネルギー移動し、ドーパントの蛍光型発光に寄与する。本来、蛍光型発光素子に用いられるドーパントにおいては、励起３重項状態から基底状態への遷移は禁制であり、このような遷移では３重項励起子は、光学的なエネルギー失活をせず、熱的失活を起こしていた。しかし、ホストとドーパントとの３重項エネルギーの関係を上記のようにすることで、３重項励起子同士が熱的失活を起こす前に衝突し、効率的に１重項励起子を生成し、発光効率が向上することになる。
【００４０】
また、前述したように、障壁層５１に含まれる縮合系炭化水素化合物の３重項エネルギーＥＴｅは、２．０ｅＶ以上であるので、電子輸送帯域５０へのエネルギー移動が防止され、３重項励起子が発光層４０内に閉じ込められ、発光層４０内の３重項励起子の密度が高まる。
そして、３重項励起子を発光層４０内に効率的に閉じ込めるには、縮合系炭化水素化合物の３重項エネルギーＥＴｅが、ホストの３重項エネルギーＥＴｈよりも大きいことが好ましく、さらには、蛍光発光性ドーパントの３重項エネルギーＥＴｄ（Ｆ）よりも大きいことが好ましい。
このように発光層４０及び障壁層５１における各成分の３重項エネルギーの関係を規定することで、発光層４０内の３重項励起子の密度が高まり、発光層４０内においてホストの３重項励起子が効率的に１重項励起子となり、その１重項励起子がドーパント上へ移動して光学的なエネルギー失活をし、発光効率が向上する。
【００４１】
・蛍光ホスト
蛍光発光性ドーパントと共に発光層４０を構成する場合のホストとしては、例えば、特開２０１０−５０２２７号公報等に記載された化合物から選択できる。好ましくは、アントラセン誘導体、多環芳香族含有化合物であり、より好ましくは、アントラセン誘導体である。
【００４２】
・燐光ホスト
燐光発光性ドーパントと共に発光層４０を構成する場合のホストとしては、縮合芳香族環誘導体、含ヘテロ環化合物が挙げられる。縮合芳香族環誘導体としては、フェナントレン誘導体、フルオランテン誘導体等が、発光効率や発光寿命の点でさらに好ましい。
【００４３】
前記含ヘテロ環化合物としては、カルバゾール誘導体、ジベンゾフラン誘導体、ラダー型フラン化合物、ピリミジン誘導体が挙げられる。
また、上記燐光ホスト材料としては、例えば、特願２００９−２３９７８６に記載された含フルオレン芳香族化合物、国際公開第０８／０５６７４６号に記載されたインドロカルバゾール化合物、特開２００５−１１６１０号公報に記載された亜鉛金属錯体からも選択できる。
【００４４】
・燐光発光性ドーパント
燐光型の発光を示すドーパント（以下、燐光発光性ドーパントと称する場合がある。）は、金属錯体を含有するものが好ましい。該金属錯体としては、イリジウム（Ｉｒ），白金（Ｐｔ），オスミウム（Ｏｓ），金（Ａｕ），レニウム（Ｒｅ）、及びルテニウム（Ｒｕ）から選択される金属原子と配位子とを有するものが好ましい。特に、配位子と金属原子とが、オルトメタル結合を形成していることが好ましい。
燐光量子収率が高く、発光素子の外部量子効率をより向上させることができるという点で、イリジウム（Ｉｒ），オスミウム（Ｏｓ）及び白金（Ｐｔ）から選ばれる金属を含有する化合物であると好ましく、イリジウム錯体、オスミウム錯体、白金錯体等の金属錯体であるとさらに好ましく、中でもイリジウム錯体及び白金錯体がより好ましく、オルトメタル化イリジウム錯体が最も好ましい。また、発光効率等の観点からフェニルキノリン、フェニルイソキノリン、フェニルピリジン、フェニルピリミジン、フェニルピラジン及びフェニルイミダゾールから選択される配位子から構成される有機金属錯体が好ましい。
【００４５】
発光層４０に、ホストと燐光発光性ドーパントとを含む場合も、上記と同様に、図２において、陽極２０から注入された正孔は、正孔輸送帯域３０を通して発光層４０へ注入される、発光層４０で正孔と電子とが再結合し、１重項励起子及び３重項励起子が生成される。そして、再結合は、ホスト分子上で起こる場合と、ドーパント分子上で起こる場合の２通りがある。燐光型発光素子では、ホストの３重項エネルギーＥＴｈを、燐光発光性ドーパントの３重項エネルギーＥＴｄ（Ｐ）よりも大きくするのが好ましい。
このＥＴｈがＥＴｄ（Ｐ）より大きいという関係を満たすことにより、ホスト分子上で再結合し発生した３重項励起子は、速やかにドーパントにエネルギー移動する。また、ドーパント分子上で再結合し発生した３重項励起子は、ホストにエネルギー移動しない。このようにして、３重項励起子は、ドーパントの燐光性発光に寄与する。
【００４６】
さらに、前述したように、障壁層５１に含まれる縮合系炭化水素化合物の３重項エネルギーＥＴｅは、２．０ｅＶ以上であるので、電子輸送帯域５０へのエネルギー移動が防止され、３重項励起子が発光層４０内に閉じ込められ、発光層４０内の３重項励起子の密度が高まる。
そして、３重項励起子を発光層４０内に効率的に閉じ込めるには、縮合系炭化水素化合物の３重項エネルギーＥＴｅが、燐光発光性ドーパントの３重項エネルギーＥＴｄ（Ｐ）よりも大きいことが好ましい。
このように発光層４０及び障壁層５１における各成分の３重項エネルギーの関係を規定することで、発光層４０内の３重項励起子の密度が高まり、３重項励起子がドーパント上で光学的なエネルギー失活をし、発光効率が向上する。
【００４７】
次に、燐光発光性ドーパントとしての金属錯体の具体例を、以下に示すが、これに限ったものではない。
【００４８】
【化３】
2012008331.tif 000005
【００４９】
【化４】
2012008331.tif 000006
【００５０】
【化５】
2012008331.tif 000007
【００５１】
【化６】
2012008331.tif 000008
【００５２】
【化７】
2012008331.tif 000009
【００５３】
（基板）
基板１０は、陽極２０、正孔輸送帯域３０、発光層４０、電子輸送帯域５０、及び陰極６０を支持する基板であり、４００ｎｍ〜７００ｎｍの可視領域の光の透過率が５０％以上で平滑な基板が好ましい。
具体的には、ガラス板、ポリマー板等が挙げられる。
ガラス板としては、特にソーダ石灰ガラス、バリウム・ストロンチウム含有ガラス、鉛ガラス、アルミノケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス、バリウムホウケイ酸ガラス、石英等を原料として用いてなるものを挙げられる。
またポリマー板としては、ポリカーボネート、アクリル、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルサルファイド、ポリサルフォン等を原料として用いてなるものを挙げることができる。
【００５４】
（陽極及び陰極）
有機ＥＬ素子１の陽極２０は、正孔輸送帯域３０又は発光層４０に正孔を注入する役割を担うものであり、４．５ｅＶ以上の仕事関数を有することが効果的である。
陽極材料の具体例としては、酸化インジウム錫合金（ＩＴＯ）、酸化錫（ＮＥＳＡ）、酸化インジウム亜鉛酸化物、金、銀、白金、銅等が挙げられる。
陽極２０は、これらの陽極材料を蒸着法やスパッタリング法等の方法で、例えば基板１０上に薄膜を形成させることにより作製することができる。
本実施形態のように、発光層４０からの発光を陽極２０側から取り出す場合、陽極２０の可視領域の光の透過率を１０％より大きくすることが好ましい。また、陽極２０のシート抵抗は、数百Ω／□以下が好ましい。陽極２０の層厚は、材料にもよるが、通常１０ｎｍ〜１μｍ、好ましくは１０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲で選択される。
【００５５】
陰極６０としては、電子輸送帯域５０に電子を注入する目的で、仕事関数の小さい材料が好ましい。
陰極材料は、特に限定されないが、具体的にはインジウム、アルミニウム、マグネシウム、マグネシウム−インジウム合金、マグネシウム−アルミニウム合金、アルミニウム−リチウム合金、アルミニウム−スカンジウム−リチウム合金、マグネシウム−銀合金等が使用できる。
陰極６０も、陽極２０と同様に、蒸着法やスパッタリング法等の方法で、例えば電子輸送帯域５０上に薄膜を形成させることにより作製することができる。また、陰極６０側から、発光層４０からの発光を取り出す態様を採用することもできる。発光層４０からの発光を陰極６０側から取り出す場合、陰極６０の可視領域の光の透過率を１０％より大きくすることが好ましい。
陰極のシート抵抗は、数百Ω／□以下が好ましい。
陰極の層厚は材料にもよるが、通常１０ｎｍ〜１μｍ、好ましくは５０〜２００ｎｍの範囲で選択される。
【００５６】
（正孔輸送帯域）
正孔輸送帯域３０は、発光層４０と陽極２０との間に設けられ、発光層４０への正孔注入を助け、発光領域まで輸送するために設けられる。正孔輸送帯域３０は、例えば、正孔注入層、又は正孔輸送層で構成してもよいし、正孔注入層および正孔輸送層を積層させて構成してもよい。
正孔注入層又は正孔輸送層（正孔注入輸送層も含む）には、芳香族アミン化合物、例えば、下記一般式（Ｉ）で表わされる芳香族アミン誘導体が好適に用いられる。
【００５７】
【化８】
2012008331.tif 000010
【００５８】
前記一般式（Ｉ）において、Ａｒ１〜Ａｒ４は、
環形成炭素数６〜５０の芳香族炭化水素基（但し、置換基を有しても良い。）、
環形成炭素数６〜５０の縮合芳香族炭化水素基（但し、置換基を有しても良い。）、
環形成炭素数２〜４０の芳香族複素環基（但し、置換基を有しても良い。）、
環形成炭素数２〜４０の縮合芳香族複素環基（但し、置換基を有しても良い。）、
それら芳香族炭化水素基とそれら芳香族複素環基とを結合させた基、
それら芳香族炭化水素基とそれら縮合芳香族複素環基とを結合させた基、
それら縮合芳香族炭化水素基とそれら芳香族複素環基とを結合させた基、又は
それら縮合芳香族炭化水素基とそれら縮合芳香族複素環基とを結合させた基、
を表す。
【００５９】
また、下記一般式（ＩＩ）の芳香族アミンも正孔注入層又は正孔輸送層の形成に好適に用いられる。
【００６０】
【化９】
2012008331.tif 000011
【００６１】
前記一般式（ＩＩ）において、Ａｒ１〜Ａｒ３の定義は前記一般式（Ｉ）のＡｒ１〜Ａｒ４の定義と同様である。
【００６２】
（層厚）
有機ＥＬ素子１において、陽極２０と陰極６０との間に設けられた発光層４０等の層厚は、前述した中で特に規定したものを除いて、特に制限されないが、一般に層厚が薄すぎるとピンホール等の欠陥が生じやすく、逆に厚すぎると高い印加電圧が必要となり効率が悪くなるため、通常は数ｎｍから１μｍの範囲が好ましい。
【００６３】
（有機ＥＬ素子の製造法）
有機ＥＬ素子１の製造法については、特に制限はなく、従来の有機ＥＬ素子に使用される製造方法を用いて製造することができる。具体的には、各層を真空蒸着法、キャスト法、塗布法、スピンコート法等により形成することができる。
また、ポリカーボネート、ポリウレタン、ポリスチレン、ポリアリレート、ポリエステル等の透明ポリマーに、各層の有機材料を分散させた溶液を用いたキャスト法、塗布法、スピンコート法の他、有機材料と透明ポリマーとの同時蒸着等によっても形成することができる。
【００６４】
〔第２実施形態〕
次に本発明に係る第２実施形態について説明する。
ここで、第２実施形態の説明において第１実施形態と同一の構成要素は同一符号を付す等して説明を省略もしくは簡略にする。また、第２実施形態で用いられる縮合系炭化水素化合物、電子供与性ドーパント、アルカリ金属を含む有機金属錯体、及びその他の化合物は、第１実施形態で説明したものと同様の化合物である。
第２実施形態に係る有機ＥＬ素子２では、図３に示すように、電子輸送帯域５０内であって、障壁層５１と陰極６０との間に、上記電子供与性ドーパント及び上記アルカリ金属を含む有機金属錯体の少なくともいずれか一方から選ばれる化合物からなる層（電子注入層）５２が設けられる。そして、当該電子注入層５２は、上記縮合系炭化水素化合物を含有しない。
第２実施形態では、電子輸送帯域５０の陰極６０との界面に上記電子供与性ドーパント及び上記アルカリ金属を含む有機金属錯体の少なくともいずれか一方から選ばれる化合物（以下、第２実施形態において、電子注入層化合物と称する。）が存在することになる。すなわち、陰極６０と電子注入層化合物との接触面積が増えるので、陰極６０から電子輸送帯域５０への電子注入性が向上し、その結果、駆動電圧を低下させることができる。なお、縮合系炭化水素化合物は、陰極６０から電子輸送帯域５０への電子注入性を有さないため、電子注入層５２を陰極６０との界面に設けることによる電子注入性向上効果は大きい。
また、第２実施形態の有機ＥＬ素子２についても、別の材料からなる電子輸送層を電子輸送帯域５０と陰極６０との間に形成する必要が無いので、製造工程が簡略となる。例えば、電子注入層化合物は、障壁層５１に用いる上記電子供与性ドーパント及び上記アルカリ金属を含む有機金属錯体の少なくともいずれか一方から選ばれる化合物を使用することができるため、真空蒸着法（共蒸着）で障壁層５１を形成し、引き続き、上記縮合系炭化水素化合物だけ蒸着を止めて、電子注入層化合物の蒸着を続ければ電子注入層５２が形成される。そのため、簡略な工程で有機ＥＬ素子２を製造できる。
即ち、第２実施形態の電子輸送帯域は第１実施形態と比較して、
（１）陰極からの電子注入機能
を強化することができる。
【００６５】
第２実施形態における電子注入層５２の層厚は、０．５ｎｍ以上３ｎｍ以下であることが好ましい。上記電子供与性ドーパント又は上記アルカリ金属錯体を含む金属錯体は、電子注入を果たす機能を有するが、電子輸送移動度が低い。そのため、３ｎｍを超える層厚とすると、駆動電圧の上昇を招く。
ここで、第２実施形態における障壁層５１は、縮合系炭化水素化合物と、電子供与性ドーパント及びアルカリ金属を含む有機金属錯体の少なくともいずれか一方から選ばれる化合物とを、質量比３０：７０から７０：３０までの範囲で含むことが好ましい。
前記混合比において縮合系炭化水素化合物の含有量が少ない場合には、素子寿命が短くなる問題点がある。また、前記混合比において電子供与性ドーパント又はアルカリ金属を含む有機金属錯体の含有量が少ない場合には有機ＥＬ素子の駆動電圧が上昇する問題点がある。
【００６６】
〔第３実施形態〕
次に本発明に係る第３実施形態について説明する。
ここで、第３実施形態の説明において第１実施形態と同一の構成要素は同一符号を付す等して説明を省略もしくは簡略にする。また、第３実施形態で用いられる縮合系炭化水素化合物、電子供与性ドーパント、アルカリ金属を含む有機金属錯体、及びその他の化合物は、第１実施形態で説明したものと同様の化合物である。
第３実施形態に係る有機ＥＬ素子３では、図４に示すように、第１実施形態と同様に、電子輸送帯域５０に障壁層５１が形成され、さらに、障壁層５１は、発光層４０側から順に積層される第一有機薄膜層５３及び第二有機薄膜層５４で構成される。
第一有機薄膜層５３は、上記縮合系炭化水素化合物からなり、上記電子供与性ドーパント及び上記アルカリ金属を含む有機金属錯体を含まない。
第二有機薄膜層５４は、上記縮合系炭化水素化合物と、上記電子供与性ドーパント及び上記アルカリ金属を含む有機金属錯体の少なくともいずれか一方から選ばれる化合物と、を含む。
【００６７】
第３実施形態では、電子輸送帯域５０と発光層４０との界面に上記縮合系炭化水素化合物からなる第一有機薄膜層５３が存在することになる。すなわち、発光層４０と上記電子供与性ドーパントまたは上記アルカリ金属を含む有機金属錯体との直接的な接触が防止される。
上記電子供与性ドーパントまたは上記アルカリ金属を含む有機金属錯体は、発光層４０からの３重項エネルギー移動を受けて消光するおそれがある。そのため、第一有機薄膜層５３を発光層４０と第二有機薄膜層５４との間に設けることで、発光層４０と上記電子供与性ドーパントまたは上記アルカリ金属を含む有機金属錯体との接触を防止できる。その結果、消光することなく、発光し、発光効率の低下を防止できる。
また、第３実施形態の有機ＥＬ素子３についても、別の材料からなる電子輸送層等を電子輸送帯域５０と陰極との間に形成する必要が無く、第一有機薄膜層５３及び第二有機薄膜層５４で用いる縮合系炭化水素化合物と同じものを使用できるので、例えば、第一有機薄膜層５３の真空蒸着法での形成に引き続いて、第二有機薄膜層５４の共蒸着を行うことができる。その結果、有機ＥＬ素子３の製造工程が簡略となる。
即ち、第３実施形態の電子輸送帯域は第１実施形態と比較して、
（２）隣接する発光層が蛍光素子である場合にはＴＴＦ現象を発現するための３重項エネルギーの障壁機能、
（３）隣接する発光層が燐光素子である場合には、燐光発光のエネルギーの拡散を防止する機能
を強化することができる。
【００６８】
第二有機薄膜層５４において、縮合系炭化水素化合物と、電子供与性ドーパント及びアルカリ金属を含む有機金属錯体の少なくともいずれか一方から選ばれる化合物とを、質量比３０：７０から７０：３０までの範囲で含むことが好ましい。
前記混合比において縮合系炭化水素化合物の含有量が少ない場合には、素子寿命が短くなる問題点がある。また、前記混合比において電子供与性ドーパント又はアルカリ金属を含む有機金属錯体の含有量が少ない場合には有機ＥＬ素子の駆動電圧が上昇する問題点がある。
【００６９】
〔第４実施形態〕
次に本発明に係る第４実施形態について説明する。
ここで、第４実施形態の説明において第１実施形態〜第３実施形態と同一の構成要素は同一符号を付す等して説明を省略もしくは簡略にする。また、第４実施形態で用いられる縮合系炭化水素化合物、電子供与性ドーパント、アルカリ金属を含む有機金属錯体、及びその他の化合物は、第１実施形態で説明したものと同様の化合物である。
第４実施形態に係る有機ＥＬ素子４では、図５に示すように、電子輸送帯域５０内において、発光層４０側から順に障壁層５１、電子注入層５２が設けられている。この電子注入層５２は、第２実施形態で説明したものと同様である。
そして、第４実施形態における障壁層５１は、第３実施形態で説明したものと同様に、発光層４０側から順に積層される第一有機薄膜層５３及び第二有機薄膜層５４で構成される。
即ち、第４実施形態の電子輸送帯域は、第１実施形態〜第３実施形態と比較して、
（１）陰極からの電子注入機能、
（２）隣接する発光層が蛍光素子である場合にはＴＴＦ現象を発現するための３重項エネルギーの障壁機能、
（３）隣接する発光層が燐光素子である場合には、燐光発光のエネルギーの拡散を防止する機能
を強化することができる。
【００７０】
〔第５実施形態〕
次に本発明に係る第５実施形態について説明する。
ここで、第５実施形態の説明において第１実施形態〜第３実施形態と同一の構成要素は同一符号を付す等して説明を省略もしくは簡略にする。また、第５実施形態で用いられる縮合系炭化水素化合物、電子供与性ドーパント、アルカリ金属を含む有機金属錯体、及びその他の化合物は、第１実施形態で説明したものと同様の化合物である。
第５実施形態の有機ＥＬ素子では、陽極と、複数の発光層と、電子輸送帯域と、陰極とをこの順に備える。そして、電子輸送帯域は、上記実施形態で説明したものを有し、さらに、複数の発光層のいずれか二つの発光層の間に電荷障壁層を有する。電子輸送帯域の障壁層、及びこの障壁層に隣接する発光層については、第１実施形態で説明した関係を満たす。
【００７１】
第５実施形態に係る好適な有機ＥＬ素子の構成として、例えば、特許第４１３４２８０号公報、米国特許出願公開第２００７／０２７３２７０号明細書、国際公開第２００８／０２３６２３号明細書に記載されているような、陽極、第１発光層、電荷障壁層、第２発光層及び陰極がこの順に積層された構成がある。そして、この構成において、第２発光層と陰極の間に三重項励起子の拡散を防止するための障壁層を有する電子輸送帯域が設けられる。ここで、第１発光層と第２発光層との間に設けられる電荷障壁層とは、隣接する発光層との間でＨＯＭＯレベル、ＬＵＭＯレベルのエネルギー障壁を設けることにより、発光層へのキャリア注入を調整し、発光層に注入される電子と正孔のキャリアバランスを調整する目的で設けられる層である。
【００７２】
このような構成の具体的な例を以下に示す。
陽極／第１発光層／電荷障壁層／第２発光層／電子輸送帯域／陰極
陽極／第１発光層／電荷障壁層／第２発光層／第３発光層／電子輸送帯域／陰極
尚、陽極と第１発光層の間には、他の実施形態と同様に正孔輸送帯域を設けることが好ましい。
【００７３】
図６に第５実施形態に係る有機ＥＬ素子５の概略を示す。有機ＥＬ素子５は、第一発光層４１、第二発光層４２、及び第三発光層４３を陽極２０側から順に備え、第一発光層４１と第二発光層４２との間に、電荷障壁層７０が設けられる点で、第１実施形態に係る有機ＥＬ素子１と相違する。有機ＥＬ素子５においては、第三発光層４３及び電子輸送帯域５０の障壁層５１との間では、第１実施形態で説明した関係を満たす。その結果、有機ＥＬ素子５においても、第１実施形態で説明した、電子輸送帯域の機能（１）〜（３）を発現させることができる。
なお、第一発光層４１、第二発光層４２、及び第三発光層４３は、蛍光型発光でも燐光型発光でも良い。
【００７４】
図７には、第５実施形態に係る有機ＥＬ素子５の素子構成に対応する各層のＨＯＭＯ、ＬＵＭＯエネルギー準位（図７中の上側）、及び第三発光層４３と電子輸送帯域５０の障壁層５１とのエネルギーギャップの関係（図７中の下側）が示されている。
【００７５】
第５実施形態の素子は、白色発光素子として好適であり、第１発光層４１、第２発光層４２、第３発光層４３の発光色を調整して白色とすることができる。また、発光層を第１発光層４１、第２発光層４２だけとして、２つの発光層の発光色を調整して白色としてもよい。
【００７６】
さらに、第１発光層４１のホストを正孔輸送性材料とし、主ピーク波長が５５０ｎｍより大きな蛍光発光性ドーパントを添加し、第２発光層４２（及び第３発光層４３）のホストを電子輸送性材料とし、主ピーク波長５５０ｎｍ以下の蛍光発光性ドーパントを添加することにより、全て蛍光材料で構成された構成でありながら、従来技術よりも高い発光効率を示す白色発光素子を実現することができる。
【００７７】
発光層と隣接する正孔輸送帯域３０に特に言及をすると、ＴＴＦ現象を効果的に起こすためには、正孔輸送材料とホストの三重項エネルギーを比較した場合に、正孔輸送材料の三重項エネルギーが大きいことが好ましい。
【００７８】
〔第６実施形態〕
次に本発明に係る第６実施形態について説明する。
ここで、第６実施形態の説明において第１実施形態〜第５実施形態と同一の構成要素は同一符号を付す等して説明を省略もしくは簡略にする。また、第６実施形態で用いられる縮合系炭化水素化合物、電子供与性ドーパント、アルカリ金属を含む有機金属錯体、及びその他の化合物は、第１実施形態で説明したものと同様の化合物である。
第６実施形態の有機ＥＬ素子では、発光層を含む発光ユニットを少なくとも２つ有する、いわゆるタンデム素子構成とすることができる。２つの発光ユニットの間には、中間ユニット（中間導電層、電荷発生層、中間層、又はＣＧＬとも称する場合がある）が介在する。すなわち、第６実施形態の有機ＥＬ素子は、陽極と、複数の発光ユニットと、中間ユニットと、電子輸送帯域と、陰極とを備える。そして、電子輸送帯域は、上記実施形態で説明したものを有する。さらに、電子輸送帯域の障壁層、及びこの障壁層に隣接する発光ユニット内の発光層については、第１実施形態で説明した関係を満たす。なお、各発光ユニット内に電子輸送帯域を設けることもできる。
【００７９】
第６実施形態の有機ＥＬ素子の具体的な構成の例を以下に示す。
陽極／第１発光ユニット（蛍光発光層）／中間ユニット／第２発光ユニット（蛍光発光層）／電子輸送帯域／陰極
陽極／第１発光ユニット（蛍光発光層）／電子輸送帯域／中間ユニット／第２発光ユニット（蛍光発光層）／電子輸送帯域／陰極
陽極／第１発光ユニット（燐光発光層）／電子輸送帯域／中間ユニット／第２発光ユニット（蛍光発光層）／電子輸送帯域／陰極
陽極／第１発光ユニット（燐光発光層）／中間ユニット／第２発光ユニット（蛍光発光層）／電子輸送帯域／陰極
陽極／第１発光ユニット（蛍光発光層）／電子輸送帯域／中間ユニット／第２発光ユニット（燐光発光層）／電子輸送帯域／陰極
陽極／第１発光ユニット（蛍光発光層）／中間ユニット／第２発光ユニット（燐光発光層）／電子輸送帯域／陰極
【００８０】
各発光ユニット内の発光層は、それぞれ単一の発光層から形成されていてもよいし、複数の発光層を積層して構成されていてもよい。
また、２つの発光ユニット間に、電子輸送帯域及び正孔輸送帯域の少なくともいずれか一方が介在していてもよい。また、発光ユニットは３以上あってもよく、中間ユニットも２以上あってもよい。発光ユニットが３以上あるとき、全ての発光ユニットの間に中間ユニットがあっても、なくてもよい。
中間ユニットには、公知の材料を用いることができ、例えば、米国特許第７３５８６６１号明細書、米国特許特願１０／５６２，１２４（ＵＳＳＮ１０／５６２，１２４）等に記載のものを用いることができる。
【００８１】
図８に第６実施形態に係る有機ＥＬ素子６の概略を示す。有機ＥＬ素子６は、第一発光ユニット４４、中間ユニット８０、第二発光ユニット４５、電子輸送帯域５０、及び陰極６０を陽極２０側から順に備える。第二発光層４２において、電子輸送帯域５０側には、発光層が設けられ、この発光層と電子輸送帯域５０の障壁層５１との間では、第１実施形態で説明した関係を満たす。その結果、有機ＥＬ素子６においても、第１実施形態で説明した、電子輸送帯域の機能（１）〜（３）を発現させることができる。
【００８２】
なお、本発明は、上記の説明に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲での変更は本発明に含まれる。
例えば、上記実施形態では、好ましい例として、正孔輸送帯域３０が設けられている構成を示したが、正孔輸送帯域３０が設けられていなくてもよい。
【実施例】
【００８３】
以下、本発明に係る実施例を説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されない。【００８４】
〔蛍光型発光有機ＥＬ素子〕
（実施例１）
実施例１に係る有機ＥＬ素子は、以下のようにして作製した。
２５ｍｍ×７５ｍｍ×１．１ｍｍ厚のＩＴＯ透明電極（陽極）付きガラス基板（ジオマティック（株）社製）をイソプロピルアルコール中で超音波洗浄を５分間行なった後、ＵＶオゾン洗浄を３０分間行なった。洗浄後の透明電極ライン付きガラス基板を真空蒸着装置の基板ホルダーに装着し、まず透明電極ラインが形成されている側の面上に前記透明電極を覆うようにして、化合物ＨＴ１を積層した。これにより、厚さ５０ｎｍの正孔注入層を形成した。
この正孔注入層上に、化合物ＨＴ２を蒸着して、厚さ４５ｎｍの正孔輸送層を形成した。このようにして、正孔注入層及び正孔輸送層で構成される正孔輸送帯域を形成した。
この正孔輸送帯域上にホストとして化合物ＢＨ１と、蛍光発光性ドーパントとしての化合物ＢＤとを共蒸着した。これにより、青色発光を示す厚さ２５ｎｍの発光層を形成した。なお、発光層における化合物ＢＤの濃度は、５質量％とした。
次に、発光層上に、縮合系炭化水素化合物としての化合物ＰＲ１と、アルカリ金属を含む金属錯体としての化合物Ｌｉｑとを共蒸着した。これにより、厚さ２５ｎｍの障壁層を形成した。なお、障壁層における化合物Ｌｉｑの濃度は、５０質量％とした。
そして、この障壁層上に、化合物Ｌｉｑを蒸着して、厚さ１ｎｍの電子注入層を形成した。このようにして、障壁層及び電子注入層で構成される電子輸送帯域を形成した。なお、障壁層及び電子注入層の形成では、化合物Ｌｉｑが共通するため、障壁層の形成に引き続き、化合物ＰＲ１の蒸着を停止し、化合物Ｌｉｑのみを蒸着するようにして、電子注入層の形成を行った。このようにして電子輸送帯域を形成したので、別の材料を用いて電子輸送層を形成するような工程数の増加を抑えることができた。
さらに、電子輸送帯域上に、金属アルミニウム（Ａｌ）を蒸着し、厚さ８０ｎｍの陰極を形成した。【００８５】
（実施例２〜４及び比較例１〜２）
実施例１の各材料、各層の厚み、及び各発光材料の濃度を、次に示す素子構成Ａ、及び表１のように変更した以外は、実施例１と同様にして有機ＥＬ素子を作製した。すなわち、実施例２〜４及び比較例１〜２では、実施例１の有機ＥＬ素子において、障壁層の縮合系炭化水素化合物（下記素子構成Ａでは、化合物ＸＡとして表示する。）を、表１に示す化合物に変更して作製した。
＜素子構成Ａ＞
陽極          ＩＴＯ
正孔注入層    ＨＴ１（５０ｎｍ）
正孔輸送層    ＨＴ２（４５ｎｍ）
発光層        ＢＨ１：ＢＤ（２５ｎｍ，５％）
障壁層        ＸＡ：Ｌｉｑ（２５ｎｍ，５０％）
電子注入層    Ｌｉｑ（１ｎｍ）
陰極          Ａｌ（８０ｎｍ）
なお、素子構成Ａ中の括弧（  ）内に各層の厚さ（単位：ｎｍ）を示す。また、同じく括弧（  ）内において、パーセント表示された数字は、各発光層中における蛍光発光性材料の割合（質量百分率）を示す。【００８６】
【表１】
2012008331.tif 000012
【００８７】
また、実施例１〜４、及び比較例１〜２で用いた正孔注入層、正孔輸送層、発光層、障壁層、電子注入層の材料の化学式については以下に示す。【００８８】
【化１０】
2012008331.tif 000013
【００８９】
【化１１】
2012008331.tif 000014
【００９０】
実施例１〜４及び比較例１〜２で障壁層の縮合系炭化水素化合物について、３重項エネルギーを測定した。その結果をそれぞれ表２に示す。また、発光層に含まれる材料の３重項エネルギーも測定し、その結果は、以下に示す。なお、ＧＤは、後述する実施例１３、及び比較例１２で用いる化合物（ドーパント）である。
Ｉｒ(ｐｉｑ)３    ＥｇＴ:２．１ｅＶ
ＢＤ             ＥｇＴ:１．９ｅＶ
ＢＨ１           ＥｇＴ:１．８ｅＶ
ＧＤ             ＥｇＴ:１．７ｅＶ【００９１】
３重項エネルギー（ＥｇＴ）は、以下の方法により求めた。有機材料を、公知の燐光測定法（例えば、「光化学の世界」（日本化学会編・１９９３）５０頁付近の記載の方法）により測定した。具体的には、有機材料を溶媒に溶解（試料１０μｍｏｌ／リットル、ＥＰＡ（ジエチルエーテル：イソハペンタン：エタノール＝５：５：２容積比、各溶媒は分光用グレード）し、燐光測定用試料とした。石英セルへ入れた試料を７７Ｋに冷却、励起光を照射し、燐光を波長に対し、測定した。燐光スペクトルの短波長側の立ち上がりに対して接線を引き、該波長値をエネルギー値に換算した値をＥｇＴとした。日立製Ｆ−４５００形分光蛍光光度計本体と低温測定用オプション備品を用いて測定した。尚、測定装置はこの限りではなく、冷却装置及び低温用容器と励起光源、受光装置を組み合わせることにより、測定してもよい。
尚、本発明では、以下の式を用いて、該波長を換算した。
換算式ＥｇＴ（ｅＶ）＝１２３９．８５／λｅｄｇｅ
「λｅｄｇｅ」とは、縦軸に燐光強度、横軸に波長をとって、燐光スペクトルを表したときに、燐光スペクトルの短波長側の立ち上がりに対して接線を引き、その接線と横軸の交点の波長値を意味する。単位はｎｍである。【００９２】
次に、実施例１〜４、比較例１〜２の有機ＥＬ素子に、電流密度が１０ｍＡ／ｃｍ２となるように電圧を印加し、そのときの電圧値を測定した。また、そのときのＥＬ発光スペクトルを、分光放射輝度計（ＣＳ−１０００，コニカミノルタ社製）で計測した。得られた分光放射輝度スペクトルから、発光効率（Ｌ／Ｊ）、外部量子効率（ＥＱＥ）を算出した。その結果を表２に示す。
さらに、素子寿命（ＬＴ９５）を測定し、評価した。その結果を表２に示す。素子寿命は、初期輝度が９５％に減少するまでの時間とした。なお、初期輝度は、電流密度が８ｍＡ／ｃｍ２のときの値である。【００９３】
【表２】
2012008331.tif 000015
【００９４】
表２に示すように、実施例１〜４の有機ＥＬ素子は、駆動電圧、発光効率、外部量子効率、及び素子寿命において、優れた素子特性を兼ね備えていることが分かった。
一方、比較例１〜２の有機ＥＬ素子は、素子寿命が、実施例１〜４の有機ＥＬ素子に比べて、極めて短く、駆動電圧、発光効率、又は外部量子効率の特性において、実施例１〜４に比べて優れているものがあったとしても、これらを兼ね備えていないことが分かった。【００９５】
〔燐光型発光有機ＥＬ素子〕
（実施例５〜７、比較例３〜６）
実施例１の各材料、各層の厚み、及び各発光材料の濃度を、次に示す素子構成Ｂ、及び表３のように変更した以外は、実施例１と同様にして有機ＥＬ素子を作製した。すなわち、実施例５〜７、及び比較例３〜６は、実施例１の有機ＥＬ素子において、障壁層の縮合系炭化水素化合物（下記素子構成Ｂでは、化合物ＸＢとして表示する。）を、表３に示す化合物に変更した。なお、発光層は、赤色発光を示す層として構成した。
＜素子構成Ｂ＞
陽極          ＩＴＯ
正孔注入層    ＨＴ３（５ｎｍ）
正孔輸送層    ＨＴ４（１１０ｎｍ）
発光層        ＰＲ５：Ｉｒ（ｐｉｑ）３（４５ｎｍ，８％）
障壁層        ＸＢ：Ｌｉｑ（３０ｎｍ，５０％）
電子注入層    Ｌｉｑ（１ｎｍ）
陰極          Ａｌ（８０ｎｍ）
なお、素子構成Ｂ中の括弧（  ）内に各層の厚さ（単位：ｎｍ）を示す。また、同じく括弧（  ）内において、パーセント表示された数字は、各発光層中における燐光発光性材料の割合（質量百分率）を示す。【００９６】
【表３】
2012008331.tif 000016
【００９７】
また、実施例５〜７、及び比較例３〜６で用いた正孔注入層、正孔輸送層、発光層、障壁層、電子注入層の材料の化学式であって、上記実施例及び比較例で示していない材料の化学式を以下に示す。【００９８】
【化１２】
2012008331.tif 000017
【００９９】
【化１３】
2012008331.tif 000018
【０１００】
次に、実施例５〜７、及び比較例３〜６の有機ＥＬ素子で障壁層の縮合系炭化水素化合物について、実施例１と同様にして、３重項エネルギーを測定した。その結果を表４に示す。
また、実施例５〜７、及び比較例３〜６の有機ＥＬ素子について、実施例１と同様にして、電圧値、発光効率（Ｌ／Ｊ）、外部量子効率（ＥＱＥ）、及び素子寿命（ＬＴ９５）を測定又は算出し、評価した。その結果を表４に示す。なお、初期輝度は、２６００［ｃｄ／ｍ２］とした。【０１０１】
【表４】
2012008331.tif 000019
【０１０２】
表４に示すように、実施例５〜７の有機ＥＬ素子は、駆動電圧、発光効率、外部量子効率、及び素子寿命において、優れた素子特性を兼ね備えていることが分かった。
一方、比較例３〜６の有機ＥＬ素子は、駆動電圧、発光効率、外部量子効率、又は素子寿命の特性において実施例５〜７に比べて優れているものがあったとしても、これらを兼ね備えていないことが分かった。
なお、比較例３，４において実施例並みの寿命が得られている。これは比較例３，４の障壁層が縮合系炭化水素化合物であるので、実施例５〜７と大きな差が生じなかったと考えられる。
また比較例５，６では、含窒素環を有する電子輸送性能の高い電子輸送材料（ＥＴ２，ＥＴ３）を障壁層として使用しているため、発光層の再結合領域が正孔輸送層界面に集中する。従って、電子輸送領域における３重項励起子の拡散がなく、高い効率を示すものの、寿命が短く実用性能に耐えられない。【０１０３】
（実施例８〜９、比較例７）
実施例５の有機ＥＬ素子において、発光層のホストを、化合物ＰＲ５から化合物ＰＲ７に変更し、障壁層の化合物ＸＢを表５のように変更した以外は、実施例５と同様にして有機ＥＬ素子を作製した。【０１０４】
【表５】
2012008331.tif 000020
【０１０５】
また、実施例８〜９、及び比較例７で用いた正孔注入層、正孔輸送層、発光層、障壁層、電子注入層の材料の化学式であって、上記実施例及び比較例で示していない材料の化学式を以下に示す。【０１０６】
【化１４】
2012008331.tif 000021
【０１０７】
次に、実施例８〜９、及び比較例７の有機ＥＬ素子で障壁層の縮合系炭化水素化合物について、実施例１と同様にして、３重項エネルギーを測定した。その結果を表６に示す。
また、実施例８〜９、及び比較例７の有機ＥＬ素子に、実施例１と同様にして、電圧値、発光効率（Ｌ／Ｊ）、外部量子効率（ＥＱＥ）、及び素子寿命（ＬＴ９５）を測定又は算出し、評価した。その結果を表６に示す。なお、初期輝度は、２６００［ｃｄ／ｍ２］とした。【０１０８】
【表６】
2012008331.tif 000022
【０１０９】
表６に示すように、実施例８〜９の有機ＥＬ素子は、駆動電圧、発光効率、外部量子効率、及び素子寿命において、優れた素子特性を兼ね備えていることが分かった。
一方、比較例７の有機ＥＬ素子は、駆動電圧、発光効率、外部量子効率、及び素子寿命の特性において、実施例８〜９に比べていずれも劣ることが分かった。
なお、比較例７において実施例並みの寿命が得られている。これは、比較例７の障壁層が縮合系炭化水素化合物（ＢＨ１）であるので、実施例と大きな差が生じなかったものと考えられる。【０１１０】
（実施例１０〜１１、比較例８）
実施例５の有機ＥＬ素子において、陰極と障壁層との間に設けられた電子注入層を省略し、障壁層の化合物ＸＢを表７のように変更した以外は、実施例５と同様にして有機ＥＬ素子を作製した。【０１１１】
【表７】
2012008331.tif 000023
【０１１２】
次に、実施例１０〜１１、及び比較例８の有機ＥＬ素子で障壁層の縮合系炭化水素化合物について、実施例１と同様にして、３重項エネルギーを測定した。その結果を表８に示す。
また、実施例１０〜１１、及び比較例８の有機ＥＬ素子について、実施例１と同様にして、電圧値、発光効率（Ｌ／Ｊ）、外部量子効率（ＥＱＥ）、及び素子寿命（ＬＴ９５）を測定又は算出し、評価した。その結果を表８に示す。なお、初期輝度は、２６００［ｃｄ／ｍ２］とした。【０１１３】
【表８】
2012008331.tif 000024
【０１１４】
表８に示すように、実施例１０〜１１の有機ＥＬ素子は、駆動電圧、発光効率、外部量子効率、及び素子寿命において、優れた素子特性を兼ね備えていることが分かった。
一方、比較例８の有機ＥＬ素子は、駆動電圧、発光効率、外部量子効率、又は素子寿命の特性において実施例１０〜１１に比べて優れているものがあったとしても、これらを兼ね備えていないことが分かった。
なお、比較例８において実施例並みの寿命が得られている。これは、比較例８の障壁層が縮合系炭化水素化合物（ＢＨ１）であるので、実施例と大きな差が生じなかったものと考えられる。【０１１５】
〔蛍光型発光、及び燐光型発光の有機ＥＬ素子  （電子輸送帯域の共通化）〕
（実施例１２〜１４、比較例９〜１１）
実施例１２〜１４、及び比較例９〜１１では、実施例１で用いたガラス基板に対して、表９に示す素子構成の有機ＥＬ素子を作製した。
なお、表９中のカッコ（  ）内の数字は、各層の厚さ（単位：ｎｍ）を示す。また、同じくカッコ（  ）内において、パーセント表示された数字は、発光層におけるドーパント等ように、添加される成分の割合（質量％）を示す。
各有機ＥＬ素子は、実施例１２及び比較例９は、赤色発光の燐光型、実施例１３及び比較例１０は、緑色発光の蛍光型、実施例１４及び比較例１１は、青色発光の蛍光型、である。【０１１６】
【表９】
2012008331.tif 000025
【０１１７】
また、実施例１３、及び比較例１０で用いたＧＤ、及び比較例１１で用いたＢＨ４の化学式を以下に示す。【０１１８】
【化１５】
2012008331.tif 000026
【０１１９】
次に、実施例１２〜１４、及び比較例９〜１１の有機ＥＬ素子を駆動させ、そのときの駆動電圧を測定した。このとき、有機ＥＬ素子に対して、電流密度が１０．００ｍＡ／ｃｍ２となるように、電圧を印加した。
また、当該駆動時のＥＬ発光スペクトルを、分光放射輝度計（ＣＳ−１０００，コニカミノルタ社製）で計測した。得られた分光放射輝度スペクトルから、電流効率Ｌ／Ｊ、外部量子効率ＥＱＥを算出した。その結果を表１０に示す。【０１２０】
【表１０】
2012008331.tif 000027
【０１２１】
表１０が示すように、赤色、緑色、及び青色発光の有機ＥＬ素子について、電子輸送帯域の構成を、実施例１２〜１４で共通化し、比較例９〜１１で共通化した場合でも、実施例１２〜１４に係る各色で発光する有機ＥＬ素子は、駆動電圧、電流効率、外部量子効率の点において優れた特性を兼ね備えていることが分かった。
なお、寿命に関しては、実施例１２〜１４、及び比較例９〜１１のいずれもが十分に長寿命を実現した。【０１２２】
〔蛍光型発光有機ＥＬ素子  （電子供与性ドーパントを含む正孔電子輸送帯域）〕
（実施例１５〜１６、比較例１２〜１３）
実施例１で用いたガラス基板（ＩＴＯ膜無し）に対して、表１１に示す素子構成の有機ＥＬ素子を作製した。なお、実施例１５〜１６、比較例１２〜１３に係る有機ＥＬ素子は、ＡＰＣが反射電極として機能し、発光層からの光は、ガラス基板とは反対側の際表層から出射する、いわゆるトップエミッション型の素子構造となっている。また、電子供与性ドーパントであるＣｓＦ（フッ化セシウム）を電子輸送帯域に含めた。
なお、表１１中のカッコ（  ）内の数字は、各層の厚さ（単位：ｎｍ）を示す。また、同じくカッコ（  ）内において、パーセント表示された数字は、発光層におけるドーパント等ように、添加される成分の割合（質量％）を示す。【０１２３】
【表１１】
2012008331.tif 000028
【０１２４】
実施例１５〜１６、比較例１２〜１３で用いた化合物について、次に示す。【０１２５】
【化１６】
2012008331.tif 000029
【０１２６】
次に、実施例１５〜１６、比較例１２〜１３の有機ＥＬ素子を駆動させ、そのときの駆動電圧を測定した。このとき、有機ＥＬ素子に対して、電流密度が１０．００ｍＡ／ｃｍ２となるように、電圧を印加した。
また、当該駆動時のＥＬ発光スペクトルを、分光放射輝度計（ＣＳ−１０００，コニカミノルタ社製）で計測した。得られた分光放射輝度スペクトルから、ＣＩＥ色度、電流効率Ｌ／Ｊ、外部量子効率ＥＱＥを算出した。その結果を表１２に示す。【０１２７】
【表１２】
2012008331.tif 000030
【０１２８】
表１２が示すように、電子輸送帯域において、実施例１のＬｉｑのようなアルカリ金属を含む有機金属錯体ではなく、ＣｓＦのような電子供与性ドーパントを用いた場合も、実施例１５〜１６の有機ＥＬ素子は、駆動電圧が比較例１２〜１３に比べて若干高くなるものの、電流効率、外部量子効率の点において優れた特性を兼ね備えていることが分かった。
なお、寿命に関しては、実施例１５〜１６、及び比較例１２〜１３のいずれもが十分に長寿命を実現した。
【産業上の利用可能性】
【０１２９】
本発明の有機ＥＬ素子は、高効率、かつ長寿命化が望まれる表示パネルや照明パネル等に用いることができる。
【符号の説明】
【０１３０】
１    有機エレクトロルミネッセンス素子
１０  基板
２０  陽極
３０  正孔輸送帯域
４０  発光層
５０  電子輸送帯域
５１  障壁層
６０  陰極
【図１】
2012008331.tif 000033
【図２】
2012008331.tif 000034
【図３】
2012008331.tif 000035
【図４】
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【図５】
2012008331.tif 000037
【図６】
2012008331.tif 000038
【図７】
2012008331.tif 000039
【図８】
2012008331.tif 000040
【国際調査報告】
2012008331.tif 000041
2012008331.tif 000042
2012008331.tif 000043
2012008331.tif 000044